【文章內(nèi)容簡介】 素和淀粉都是由 1→4 糖苷鍵連接的 D―葡萄糖聚合物，相對分子質(zhì)量也相當， 但它們在物理性質(zhì)上有很大的不同， 請問是什么結(jié)構(gòu)特點造成它們在物理性質(zhì)上的如此差別 解釋它們各自性質(zhì)的生物學優(yōu)點。 解答：淀粉是葡萄糖聚合物，既有α→1，4 糖苷鍵，也有α→1，6 糖苷鍵，為多分支 解答 結(jié)構(gòu)。直鏈淀粉分子的空間構(gòu)象是卷曲成螺旋形的,每一回轉(zhuǎn)為 6 個葡萄糖基,淀粉在水溶 液中混懸時就形成這種螺旋圈。支鏈淀粉分子中除有α(1,4)糖苷鍵的糖鏈外,還有α (1,6)糖苷鍵連接的分支處,每一分支平均約含 20～30 個葡萄糖基,各分支也都是卷曲成螺 旋。螺旋構(gòu)象是碘顯色反應的必要條件。碘分子進入淀粉螺旋圈內(nèi)，糖游離羥基成為電子 供體，碘分子成為電子受體，形成淀粉碘絡(luò)合物，呈現(xiàn)顏色。其顏色與糖鏈的長度有關(guān)。 當鏈長小于 6 個葡萄糖基時,不能形成一個螺旋圈,因而不能呈色。當平均長度為 20 個葡萄 糖基時呈紅色,紅糊精、無色糊精也因而得名。大于 60 個葡萄糖基的直鏈淀粉呈藍色。支 鏈淀粉相對分子質(zhì)量雖大，但分支單位的長度只有 20～30 個葡萄糖基,故與碘反應呈紫紅 色。纖維素雖然也是由 D吡喃葡萄糖基構(gòu)成，但它是以β(1,4)糖苷鍵連接的一種沒有分 支的線性分子，它不卷曲成螺旋。纖維素分子的鏈與鏈間，能以眾多氫鍵像麻繩樣擰在一 起，構(gòu)成堅硬的不溶于水的纖維狀高分子（也稱纖維素微晶束），構(gòu)成植物的細胞壁。人 和哺乳動物體內(nèi)沒有纖維素酶(cellulase),因此不能將纖維素水解成葡萄糖。雖然纖維素 不能作為人類的營養(yǎng)物,但人類食品中必須含纖維素。因為它可以促進胃腸蠕動、促進消化 和排便。 7．說明下列糖所含單糖的種類、糖苷鍵的類型及有無還原性 （1）纖維二糖 （2）麥芽糖（3）龍膽二糖（4）海藻糖（5）蔗糖（6）乳糖解答：（1）纖維二糖含葡萄糖，β→1，4 糖苷鍵，有還原性。 解答 （2）麥芽糖含葡萄糖，α→1，4 糖苷鍵，有還原性。 （3）龍 膽二糖含葡萄糖，β→1，6 糖苷鍵，有還原性。 （4）海藻糖含葡萄糖，α→1，1 糖苷鍵， 無還原性。 （5）蔗糖含葡萄糖和果糖，α→1，2 糖苷鍵，無還原性。 （6）乳糖含葡萄糖和半乳糖，α→1，4 糖苷鍵，有還原性。 8．人的紅細胞質(zhì)膜上結(jié)合著一個寡糖鏈,對細胞的識別起重要作用。被稱為抗原決定基 團。根據(jù)不同的抗原組合,人的血型主要分為 A 型、B 型、AB 型和 O 型 4 類。不同血型的 血液互相混合將發(fā)生凝血,危及生命。紅細胞 N Ac Glcβ 1, 4Galα 1, 2 Fuc α 1, 3X 已知 4 種血型的差異僅在 X 位組成成分的不同。請指出不同血型（A 型、B 型、AB 型、 O 型）X 位的糖基名稱。 解答：A 型 X 位是 N乙酰氨基αD半乳糖； 解答 B 型 X 位是αD半乳糖； AB 型 X 位蒹有 A 型和 B 型的糖； O 型 X 位是空的。 9．請寫出下列結(jié)構(gòu)式： (1) α―L―巖藻糖 (3) N―乙酰氨基―α―D―葡萄糖 解答：略。 10．隨著分子生物學的飛速發(fā)展，生命的奧秘正在逐漸被揭示。大量的研究已表明，各 種錯綜復雜的生命現(xiàn)象的產(chǎn)生和疾病的形成過程均與糖蛋白的糖鏈有關(guān)。請閱讀相關(guān)資料， 列舉你感興趣的糖的生物學功能。 解答：略。 解答 (2)α―D―半乳糖 (4) N―乙酰氨基―α―D―半乳糖胺五 脂類化合物和生物膜1．簡述脂質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點和生物學作用。 解答：(1)脂質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點：脂質(zhì)是生物體內(nèi)一大類不溶于水而易溶于非極性有機溶劑的 有機化合物， 大多數(shù)脂質(zhì)的化學本質(zhì)是脂肪酸和醇形成的酯及其衍生物。 脂肪酸多為 4 碳以 上的長鏈一元羧酸，醇成分包括甘油、鞘氨醇、高級一元醇和固醇。脂質(zhì)的元素組成主要為 碳、氫、氧，此外還有氮、磷、硫等。 (2)脂質(zhì)的生物學作用：脂質(zhì)具有許多重要的生物功能。脂肪是生物體貯存能量的主要形 式， 脂肪酸是生物體的重要代謝燃料， 生物體表面的脂質(zhì)有防止機械損傷和防止熱量散發(fā)的 作用。磷脂、糖脂、固醇等是構(gòu)成生物膜的重要物質(zhì)，它們作為細胞表面的組成成分與細胞 的識別、 物種的特異性以及組織免疫性等有密切的關(guān)系。 有些脂質(zhì) （如萜類化合物和固醇等） 還具有重要生物活性，具有維生素、激素等生物功能。脂質(zhì)在生物體中還常以共價鍵或通過 次級鍵與其他生物分子結(jié)合形成各種復合物，如糖脂、脂蛋白等重要的生物大分子物質(zhì)。 2．概述脂肪酸的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。 解答：(1)脂肪酸的結(jié)構(gòu)：脂肪酸分子為一條長的烴鏈（“尾”）和一個末端羧基（“頭”） 解答 組成的羧酸。烴鏈以線性為主，分枝或環(huán)狀的為數(shù)甚少。根據(jù)烴鏈是否飽和，可將脂肪酸分 為飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸。 (2)脂肪酸的性質(zhì)： ①脂肪酸的物理性質(zhì)取決于脂肪酸烴鏈的長度和不飽和程度。烴鏈越長，非極性越強， 溶解度也就越低。 ②脂肪酸的熔點也受脂肪酸烴鏈的長度和不飽和程度的影響。_ ˙ ③脂肪酸中的雙鍵極易被強氧化劑， H2O 如 超氧陰離子自由基 O 2 ） 羥自由基 OH） （ 、 （等所氧化， 因此含不飽和脂肪酸豐富的生物膜容易發(fā)生脂質(zhì)過氧化作用， 從而繼發(fā)引起膜蛋 白氧化，嚴重影響膜的結(jié)構(gòu)和功能。 ④脂肪酸鹽屬于極性脂質(zhì)，具有親水基（電離的羧基）和疏水基（長的烴鏈），是典型 的兩親性化合物，屬于離子型去污劑。 ⑤必需脂肪酸中的亞油酸和亞麻酸可直接從植物食物中獲得，花生四烯酸則可由亞油酸 在體內(nèi)轉(zhuǎn)變而來。它們是前列腺素、血栓噁烷和白三烯等生物活性物質(zhì)的前體。 3．概述磷脂、糖脂和固醇類的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和生物學作用解答： 解答 Ⅰ. 磷脂包括甘油磷脂和鞘磷脂兩類，它們主要參與細胞膜系統(tǒng)的組成，少量存在于其 他部位。 (1)甘油磷脂的結(jié)構(gòu)：甘油磷脂是由 sn甘油3磷酸衍生而來，分子中甘油的兩個醇羥基 與脂肪酸成酯，第三個醇羥基與磷酸成酯或磷酸再與其他含羥基的物質(zhì)(如膽堿、乙醇胺、 絲氨酸等醇類衍生物)結(jié)合成酯。 (2)甘油磷脂的理化性質(zhì)： ①物理性質(zhì)：甘油磷脂脂雙分子層結(jié)構(gòu)在水中處于熱力學的穩(wěn)定狀態(tài)，構(gòu)成生物膜的結(jié) 構(gòu)基本特征之一 ②化學性質(zhì)：a. 水解作用：在弱堿溶液中，甘油磷脂水解產(chǎn)生脂肪酸的金屬鹽。如果用 強堿水解，甘油磷脂水解生成脂肪酸鹽、醇（X―OH）和磷酸甘油。b. 氧化作用：與三酰 甘油相似， 甘油磷脂中所含的不飽和脂肪酸在空氣中能被氧化生成過氧化物， 最終形成黑色 過氧化物的聚合物。c. 酶解作用：甘油磷脂可被各種磷脂酶（PLA）專一水解。 (3)鞘磷脂即鞘氨醇磷脂，在高等動物的腦髓鞘和紅細胞膜中特別豐富，也存在于許多植 物種子中。鞘磷脂由鞘氨醇、脂肪酸和磷脂酰膽堿（少數(shù)磷脂酰乙醇胺）組成。 Ⅱ. 糖脂是指糖基通過其半縮醛羥基以糖苷鍵與脂質(zhì)連接的化合物。 糖脂可分為鞘糖脂、 甘油糖脂以及由固醇衍生的糖脂，其中鞘糖脂和甘油糖脂是膜脂的主要成分。 (1)鞘糖脂是神經(jīng)酰胺的 1 位羥基被糖基化形成的糖苷化合物。依據(jù)糖基是否含有唾液 酸或硫酸基成分，鞘糖脂又可分為中性鞘糖脂和酸性鞘糖脂。 ①中性鞘糖脂：又稱腦苷脂，是由神經(jīng)酰胺的 C1 上的羥基與一單糖分子（半乳糖、葡 萄糖等）以糖苷鍵結(jié)合而成，不含唾液酸成分。中性鞘糖脂一般為白色粉狀物，不溶于水、 乙醚，溶于熱乙醇、熱丙酮、吡啶及苯等，性質(zhì)穩(wěn)定，不被皂化。它們不僅是血型抗原，而 且與組織和器官的特異性，細胞之間的識別有關(guān)。 ②酸性鞘糖脂：糖基部分含有唾液酸或硫酸基的鞘糖脂稱為酸性鞘糖脂。糖基部分含有 唾液酸的鞘糖脂常稱神經(jīng)節(jié)苷脂， 是最復雜的一類甘油鞘脂， 由神經(jīng)酰胺與結(jié)構(gòu)復雜的寡糖 結(jié)合而成，是大腦灰質(zhì)細胞膜的組分之一，也存在于脾、腎及其他器官中。 (2)甘油糖脂是糖基二酰甘油， 它是二酰甘油分子 sn3 位上的羥基與糖基以糖苷鍵連接 而成。 甘油糖脂主要存在于植物和微生物中。 植物的葉綠體和微生物的質(zhì)膜含有大量的甘油 糖脂。它可能在神經(jīng)髓鞘形成中起作用。 Ⅲ. 固醇類也稱甾類，所有固醇類化合物都是以環(huán)戊烷多氫菲為核心結(jié)構(gòu)，因羥基的 構(gòu)型不同，可有 α 及 β 兩型。 膽固醇(也稱膽甾醇)是一種重要的甾醇類物質(zhì)，一種環(huán)戊烷多氫菲的衍生物。是動物 組織中含量最豐富的固醇類化合物，有游離型和酯型兩種形式。存在于一切動物細胞中，以 腦、神經(jīng)組織及腎上腺中含量特別豐富，其次為肝、腎、脾和皮膚及脂肪組織。4．生物膜由哪些脂質(zhì)化合物組成的？各有何理化性質(zhì)？ 解答：組成生物膜的脂質(zhì)主要包括磷脂、固醇及糖脂。 解答 （1）磷脂： ①甘油磷脂，是生物膜的主要成分。是由 sn甘油3磷酸分子中甘油的兩個醇羥基與脂 肪酸成酯，第三個醇羥基與磷酸成酯或磷酸再與其他含羥基的物質(zhì)(如膽堿、乙醇胺、絲氨 酸等醇類衍生物)結(jié)合成酯。 物理性質(zhì)：純的甘油磷脂是白色蠟狀固體，大多溶于含少量水的非極性溶劑中。用氯仿 —甲醇混合溶劑很容易將甘油磷脂從組織中提取出來。 這類化合物又稱為兩性脂質(zhì)或稱極性 脂質(zhì)，具有極性頭和非極性尾兩個部分。 化學性質(zhì)： ： 在弱堿溶液中， 甘油磷脂水解產(chǎn)生脂肪酸的金屬鹽。 強堿水解， 生成脂肪酸鹽、醇（X―OH）和磷酸甘油。：甘油磷脂中所含的不飽和脂肪酸 在空氣中能被氧化生成過氧化物，最終形成黑色過氧化物的聚合物。：甘油磷 脂可被各種磷脂酶（PLA）專一水解。 ②鞘磷脂（SM） ：鞘磷脂由鞘氨醇、脂肪酸和磷脂酰膽堿（少數(shù)為磷脂酰乙醇胺）組成。 鞘磷脂為白色晶體，性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于丙酮和乙醚，而溶于熱乙醇中，具兩性解離性質(zhì)。 （2）固醇：高等植物的固醇主要為谷甾醇和豆甾醇。動物細胞膜的固醇最多的是膽固 醇。 膽固醇分子的一端有一極性頭部基團羥基因而親水， 分子的另一端具有羥鏈及固醇的環(huán) 狀結(jié)構(gòu)而疏水。因此固醇與磷脂類化合物相似也屬于兩性分子。 物理性質(zhì)：膽固醇為白色斜方晶體，無味、無臭，熔點為 ℃，高度真空條件下能 被蒸餾。膽固醇不溶于水，易溶于乙醚、氯仿、苯、丙酮、熱乙醇、醋酸乙酯及膽汁酸鹽溶 液中。介電常數(shù)高，不導電。 化學性質(zhì)：膽固醇 C3 上的羥基易與高級脂肪酸(如軟脂酸、硬脂酸及油酸等)結(jié)合形成 膽固醇酯。 膽固醇的雙鍵可與氫、 溴、 碘等發(fā)生加成反應。 膽固醇可被氧化成一系列衍生物。 膽固醇易與毛地黃糖苷結(jié)合而沉淀， 這一特性可以用于膽固醇的定量測定。 膽固醇的氯仿溶 液與醋酸酐和濃硫酸反應，產(chǎn)生藍綠色(Liebermann―Burchard 反應)。 （3）糖脂：是指糖基通過其半縮醛羥基以糖苷鍵與脂質(zhì)連接的化合物。鞘糖脂和甘油 糖脂是膜脂的主要成分。 ①鞘糖脂： 依據(jù)糖基是否含有唾液酸或硫酸基成分， 鞘糖脂又可分為中性鞘糖脂和酸性 鞘糖脂。中性鞘糖脂，是非極性的。鞘糖脂的疏水尾部伸入膜的脂雙層，極性糖基露在細胞 表面，它們不僅是血型抗原，而且與組織和器官的特異性，細胞之間的識別有關(guān)。中性鞘糖 脂一般為白色粉狀物，不溶于水、乙醚．溶于熱乙醇、熱丙酮、吡啶及苯等，性質(zhì)穩(wěn)定，不 被皂化。酸性鞘糖脂，糖基部分含有唾液酸或硫酸基的鞘糖脂。糖基部分含有唾液酸的鞘糖 脂常稱神經(jīng)節(jié)苷脂，不溶于乙醚、丙酮，微溶于乙醇，易溶于氯仿和乙醇的混合液。 ②甘油糖脂：是糖基二酰甘油，它是二酰甘油分子 sn3 位上的羥基與糖基以糖苷鍵連接而成。 甘油糖脂主要存在于植物和微生物中。 植物的葉綠體和微生物的質(zhì)膜含有大量的甘 油糖脂。在哺乳動物組織中也檢測出了半乳糖基甘油酯，可能在神經(jīng)髓鞘形成中起作用。 5．何為必需脂肪酸？哺乳動物體內(nèi)所需的必需脂肪酸都有哪些？ 解答：哺乳動物體內(nèi)能夠自身合成飽和及單不飽和脂肪酸，但不能合成機體必需的亞油 解答 酸、亞麻酸和花生四烯酸等多不飽和脂肪酸。我們將這些機體生長必需的而自身不能合成， 必須由膳食提供的脂肪酸稱為必需脂肪酸。 6．何為生物膜？主要組成是什么？各有何作用？ 解答：任何細胞都以一層薄膜將其內(nèi)容物與環(huán)境分開，這層薄膜稱為細胞的質(zhì)膜。此外 解答 大多數(shù)細胞中還有許多內(nèi)膜系統(tǒng)， 它們組成具有各種特定功能的亞細胞結(jié)構(gòu)和細胞器如細胞 核、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、溶酶體、高爾基體、過氧化酶體等，在植物細胞中還有葉綠體。所有 這些膜雖然組分和功能不同，但在電鏡下卻表現(xiàn)出大體相同的形態(tài)、厚度 6～9nm 的 3 片層 結(jié)構(gòu)。這樣細胞的外周膜和內(nèi)膜系統(tǒng)稱為“生物膜” 。 （1） 膜脂：其中磷脂、糖脂、固醇等脂質(zhì)物質(zhì)都屬于兩性分子。當磷脂分散于水相時， 分子的疏水尾部傾向于聚集在一起，避開水相，而親水頭部暴露在水相，形成具有雙分子層 結(jié)構(gòu)的封閉囊泡，通稱為脂質(zhì)體。脂質(zhì)體的形成將細胞內(nèi)外環(huán)境分開。膜脂不但是構(gòu)成生物 膜的重要物質(zhì)。而且與細胞識別、種的特異性、組織免疫性等有密切的關(guān)系。 （2） 膜蛋白：對物質(zhì)代謝（酶蛋白） 、物質(zhì)傳送、細胞運動、信息的接受與傳遞、支持 與保護均有重要意義。7．一些藥物必須在進入活細胞后才能發(fā)揮藥效，但它們中大多是帶電荷或有極性的， 因此不能靠被動擴散跨膜。 人們發(fā)現(xiàn)利用脂質(zhì)體運輸某些藥物進入細胞是很有效的辦法， 試 解釋脂質(zhì)體是如何發(fā)揮作用的。 解答：脂質(zhì)體是脂雙層膜組成的封閉的、內(nèi)部有空間的囊泡。離子和極性水溶性分子（包括 解答 許多藥物）被包裹在脂質(zhì)體的水溶性的內(nèi)部空間，負載有藥物的脂質(zhì)體可以通過血液運輸， 然后與細胞的質(zhì)膜相融合將藥物釋放入細胞內(nèi)部。六 酶1．作為生物催化劑，酶最重要的特點是什么？ 解答：作為生物催化劑，酶最重要的特點是具有很高的催化效率以及高度專一性。 2．酶分為哪幾大類？每一大類酶催化的化學反應的特點是什么？請指出以下幾種酶分 別屬于哪一大類酶： 1 磷酸葡糖異構(gòu)酶（phosphoglucose isomerase） 2 堿性磷酸酶（alkaline phosphatase） 3 肌酸激酶（creatine kinase） 4 甘油醛―3―磷酸脫氫酶（glyceraldehyde3phosphate dehydrogenase） 5 琥珀酰―CoA 合成酶（succinylCoA synthetase） 6 檸檬酸合酶（citrate synthase） 7 葡萄糖氧化酶（glucose oxidase） 8 谷丙轉(zhuǎn)氨酶（glutamicpyruvic transaminase） 9 蔗糖酶（invertase） T4 R